WO2007080983A1

WO2007080983A1 - ひずみ量測定手段を有したプレス成形装置及びプレス成形方法

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Publication number: WO2007080983A1
Application number: PCT/JP2007/050350
Authority: WO
Inventors: Takuya Kuwayama; Noriyuki Suzuki; Patrick Duroux
Original assignee: Arcelor France SA; Nippon Steel Corp
Current assignee: ArcelorMittal France SA; Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2008-07-13
Also published as: CN101370603A; EP1980339A1; RU2008133214A; BRPI0706536A2; RU2395360C2; CA2636928C; US20090120151A1; CN101370603B; JPWO2007080983A1; ES2585452T3; KR20080078885A; EP1980339A4; KR101097005B1; TW200734078A; BRPI0706536B1; JP5014155B2; CA2636928A1; EP1980339B1; TWI305158B; US8234897B2

Abstract

　ポンチ（２）と、ポンチ（２）に対して相対移動するダイ（７）と、ポンチ（２）及びダイ（７）のうち少なくともいずれか一つを被制御部材としたときに、前記被制御部材の内部に設けられ、プレス成形に応じて生じる前記該被制御部材のひずみ量を測定するひずみ量測定手段（８）と、前記被制御部材に設けられ、プレス成形に応じて生じる前記被制御部材のひずみ量を制御するひずみ量制御手段（９）とを有する。ひずみ量制御手段（９）は、ひずみ量測定手段（８）によって計測されたひずみ量が成形中において所定範囲となるように、前記被制御部材の駆動量を制御する。これにより、プレス成形品の面ひずみ低減又は形状凍結性改善等を達成することができる。

Description

プレス成形装置及びプレス成形方法

技術分野

[0001] 本発明は、例えば薄板のプレス成形装置及びプレス成形方法に係わり、特にプレス加工時に発生する金型のひずみを測定するプレス成形装置及びプレス成形方法に関する。

背景技術

[0002] プレス加工時、金型にはプレス機による加圧力もしくは被力卩工材変形抵抗の反力等が作用し、金型は弾性変形を起こす。この弾性変形を金型のひずみと呼ぶ。

[0003] 図 25にポンチ 2、ダイ 7、しわ押さえ金型 4力構成されるプレス機において、プレス成形時に生じる金型ひずみの概念図を示す。実線はプレス成形前の金型外形、点線はプレス成形時に弾性変形したときの金型外形を表す。図 25では変位を強調して図示しているが、実成形の荷重範囲における弾性変形量は数/ z m前後のオーダーである。

[0004] 図 25にはポンチ 2、ダイ 7、しわ押さえ金型 4の変形のみ図示されている力厳密にはプレス機スライダー、ガイドピン等他のプレス機構成要素にも弾性変形は生じてヽると考えられる。しかし、プレス成形現象において支配的な弾性変形はボンチ、ダイ、しわ押さえ金型の変形であると考え、以下ではボンチ、ダイ、しわ押さえ金型の 3つに関する弾性変形を金型のひずみとして議論する。

[0005] 金型ひずみ発生により、成形品の寸法精度が低下する。また、金型ひずみによる成形品の変形量及び変形分布は、プレス機による加圧力、及び、被加工材変形抵抗による反力等に応じて変化するため、プレス機、金型形状、被加工材材質、被カロェ材形状、潤滑、加圧力等の諸条件の変化により金型ひずみも変化し、この金型ひずみの変化は成形品品質のバラツキの要因となっている。また有限要素法等による成形予測では、計算能力等の都合で金型ひずみを考慮することが出来ず、よって金型ひずみは成形の有限要素法による予測を困難にしている。

[0006] 金型ひずみを制御する装置としては、特許文献 1に、上ビームに取り付けたパンチ及び下ビームに取り付けたダイを接離動作させることにより前記パンチ及びダイ間でワークを折り曲げカ卩ェするプレスブレーキにおいて、前記上ビームの長手方向に添つて設けられ、前記上ビームのひずみを検出する複数の上ビーム用歪みセンサと、前記下ビームの長手方向に添って設けられ、前記下ビームのひずみを検出する複数の下ビーム用歪みセンサと、前記下ビームと下金型の間もしくは前記上ビームと上金型の間に折り曲げカ卩ェ線の方向に添って分散配置され、前記下金型もしくは上金型に上下方向の加圧力をカ卩える複数のァクチユエータと、加圧開始後加圧完了までの途中で前記上ビームの下降を停止させ、この停止状態のときに前記上ビーム用歪みセンサおよび前記下ビーム用歪みセンサの検出出力を取り込み、これらの各検出出力に基づき上ビーム及び下ビームのひずみ量を演算し、該演算値に基づき上ビーム及び下ビームのひずみ量が適正値になるよう前記複数のァクチユエータの駆動制御を行い、この後加圧制御を再開させる制御を行う制御手段と、を具えるプレスブレーキの中開き補正装置が開示されて、る。これにより全長に亘つて均一な曲げ角度を有する成形品を得ようとしてヽる。

[0007] また、特許文献 2には、金型プレス成形において、荷重検出手段と、ストローク検出手段と、プレス回数の検出手段と、金型温度の検出手段と、金型の磨耗モデル、金型の熱変形モデル、金型の荷重変形モデル、被加工在の熱変形モデル、被加工材のスプリングバックモデルの単数または複数のモデルカゝら構成される変形予測モデルと、多変数制御信号発生装置と、成形凹部の内壁を変形させる駆動装置とからなることを特徴とするプレス金型が開示されている。これにより、高精度の寸法'形状を有する製品を得ようとしている。

[0008] また、特許文献 3には、金型ひずみの制御は行わな、が、ボンチ、ダイス、及びしわ押さえ金型と、前記ダイス及び前記しわ押さえ金型の間に取り付けられる摩擦力測定手段と、しわ押さえ荷重調節手段を有することを特徴とする薄板のプレス成形装置が開示されている。これにより、金型と被加工物の間の潤滑性や表面性状等の変動要因によらず、適正な摩擦力を付与することができ、素材特性のばらつきや環境変化によらず、常に良好な成形品を提供しょうとしている。

[0009] 特許文献 1に、金型ひずみ測定機能を有する装置に関する発明が開示されている力ビーム用歪みセンサはプレスブレーキ用ビームの長手方向に沿って設けられること以外、発明の開示がない。そのため、プレスブレーキ用ビームよりも複雑形状を有する金型を使用するプレス成形で高精度の品質管理を行うには、複数形状を有する金型で発生する金型ひずみを十分に測定することが出来ず、特許文献 1の発明では不十分である。

[0010] また、特許文献 1に、金型ひずみを制御する装置に関する発明は開示されている力プレスブレーキ上下ビームのひずみ検出に用いるひずみ検出部は上下ビームに設置されているのに対し、上下ビームのひずみ制御に用いるァクチユエータは下ビームと下金型の間、もしくは、上ビームと上金型の間、に設置されており、ひずみ検出位置とひずみ制御位置が異なる。

[0011] 従って、特許文献 1の発明を、絞り成形用金型のようなプレスブレーキ用金型よりも複雑形状を有する金型に適用した場合、ァクチユエータによるひずみ制御によって、制御を所望するひずみ量検出位置でのひずみ量だけでなぐ制御を所望しな、ひずみ量検出位置でのひずみ量にまで影響を及ぼしてしまうため、制御としての SZN 比が低くなる。また、複雑形状を有する金型での成形では、金型に作用する面圧分布も一様ではなぐ金型に生じるひずみ量分布は複雑である。従って、所望するひずみ制御量もひずみ量検出位置により異なる。そのため、特許文献 1の発明の構成では、ひずみ制御量を所望量にコントロールするためのァクチユエータ制御は困難である。

[0012] また、特許文献 1の発明では、成形途中に一旦成形を中断し、この停止状態のときに上下ビームのひずみ量を検出し、上下ビームのひずみ量が適正値となるようァクチユエータによる制御を行い、この後成形を再開させる。し力しながら、プレスブレーキのような曲げ主体の成形とは異なり、絞り成形においては、途中で成形を中断した場合、被加工材と工具間の摩擦力は成形中の摩擦力とは大きく異なる。そのため、特許文献 1の発明を絞り成形に適用した場合、測定される金型ひずみ量は成形中の金型ひずみ量とは異なり、制御の精度も悪化する。

[0013] また、特許文献 1の発明では、成形途中に一旦加工を中断しなければならず、特許文献 1の発明による制御の実施で成形のサイクリングタイムは悪化する。 [0014] また、特許文献 2に、金型ひずみを制御する装置に関する発明は開示されている力ストローク検出手段により検出された圧下量、荷重検出手段により検出された荷重、金型温度の検出手段により検出された温度をもとに、金型および被加工材の変形状態を予測する変形予測モデルを用い、この予測結果から、所定の寸法'形状の製品を得るために必要な成形凹部形状の修正量を推定し、制御を行うものである。金型の変形状態は、モデルを用いた予測であり、直接測定するものではない。

[0015] また、特許文献 3に、その摩擦力を直接測定する原理として、以下のような発明が開示されている。すなわち、歪み測定素子を挟み込むようにして平板としわ押さえ金型とがボルト等で締結されており、この状態で、被加工物をダイスと前記平板で挟み、摺動させると、前記歪み測定素子にせん断ひずみが発生し、摩擦力を測定することが可能となるものである。これは、しわ押さえ金型、または、ダイスに何らかの構造物を設置して摩擦力を計測しょうとするものであり、しわ押さえ金型、ダイスの金型ひずみを直接測定するものではな、。

[0016] 高精度の品質管理を行うには、ボンチ、ダイ、しわ押さえ金型の金型ひずみを直接測定することが不可欠であり、そのためには特許文献 1〜3の発明では不十分である

[0017] そこで、本発明は、プレスカ卩ェ中の金型ひずみを制御することができる、高精度かつ応用性の高!ヽプレス成形装置及びプレス成形方法を提供することを目的とする。特にプレスカ卩ェ時に発生する金型のひずみを測定するプレス成形装置及びプレス成形方法に関する。

[0018] 特許文献 1 :特開平 5— 337554号公報

特許文献 2：特開平 9 29358号公報

特許文献 3：特開 2004— 249365号公報

発明の開示

[0019] 本発明の手段は以下のとおりである。

( 1)ポンチと、前記ポンチに対して相対移動するダイと、前記ポンチ及び前記ダイのうち少なくともヽずれか一つを被制御部材としたときに、前記被制御部材の内部に設けられ、プレス成形に応じて生じる前記該被制御部材のひずみ量を測定するひずみ量測定手段とを有することを特徴とするプレス成形装置、

(2)ポンチと、前記ポンチに対して相対移動するダイと、被加工材に対してしわ押さえ荷重を付与するしわ押さえ金型と、前記ボンチ、前記ダイ及び前記しわ押さえ金型のうち少なくとも、ずれか一つを被制御部材としたときに、前記被制御部材の内部に設けられ、プレス成形に応じて生じる前記被制御部材のひずみ量を測定するひずみ量測定手段を有することを特徴とするプレス成形装置、

(3)前記被制御部材に設けられ、プレス成形に応じて生じる前記被制御部材のひずみ量を制御するひずみ量制御手段を有することを特徴とする（1)又は（2)に記載のプレス成形装置、

(4)前記ひずみ量制御手段は、前記ひずみ量測定手段によって計測されたひずみ量が成形中にぉ、て所定範囲となるように、前記被制御部材の駆動量を制御することを特徴とする（3)に記載のプレス成形装置、

(5)前記ひずみ量測定手段で測定したひずみ量に基づ!/、て、前記被制御部材と前記被加工材の摺動時に生じる摩擦力を計算する摩擦力演算手段を有することを特徴とする（1)〜 (4)のいずれか 1つに記載のプレス成形装置、

(6)前記摩擦力演算手段より算出した摩擦力に基づいて、成形品形状のスプリングバック量を計算する第一のスプリングバック量演算手段を有することを特徴とする（5) に記載のプレス成形装置、

(7)前記ひずみ量測定手段で測定したひずみ量に基づ!/、て、成形品形状のスプリングバック量を計算する第二のスプリングバック量演算手段を有することを特徴とする（ 1)〜（4)の、ずれか 1つに記載のプレス成形装置、

(8)前記ひずみ量測定手段が、圧電素子センサであることを特徴とする請求項 1〜7 のいずれか 1つに記載のプレス成形装置、

(9)前記ひずみ量制御手段が、圧電素子ァクチユエータであることを特徴とする（3) 又は (4)に記載のプレス成形装置、

(10) (3)に記載のプレス成形装置を用いたプレス成形方法であって、前記ひずみ量測定手段によって計測されたひずみ量が成形中にぉ、て所定範囲となるように、前記ひずみ量制御手段による前記被制御部材の駆動量を制御することを特徴とするプレス成形方法。

上記のように構成した本発明によれば、プレス加工時の金型ひずみを制御することが可能な、高精度かつ応用性の高!、プレス成形装置及びプレス成形方法を提供することがでさる。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、ひずみ量測定手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 2A]図 2Aは、ひずみ量測定手段の設置状況の詳細図である。

[図 2B]図 2Bは、ダイの断面図である。

[図 2C]図 2Cは、ひずみ量測定手段とプラグの側面図である。

[図 3]図 3は、複数個のひずみ量測定手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 4]図 4は、図 3におけるひずみ量測定手段の設置状況の詳細図である。

[図 5]図 5は、ダイ ·ポンチの 2つが被制御体であり、それらの被制御体にひずみ量測定手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 6]図 6は、ダイ ·ポンチ 'しわ押さえ金型の 3つが被制御体であり、それらの被制御体にひずみ量測定手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 7]図 7は、ひずみ量測定手段とひずみ量制御手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 8]図 8は、図 7におけるひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段の設置状況の詳細図である。

[図 9]図 9は、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段、摩擦力演算手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 10]図 10は、図 9におけるひずみ量測定手段の配置例を示す図である。

[図 11]図 11は、摩擦力演算手段による演算処理の一例を説明するための図である。

[図 12]図 12は、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段、摩擦力演算手段、第一のスプリングバック量演算手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 13]図 13は、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段、第二のスプリングバック量演算手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 14]図 14は、ひずみ量を制御する本発明のプレス成形装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。

[図 15]図 15は、角筒部材の成形における成形品の概観図である。

[図 16]図 16は、角筒部材の成形における別の成形品の概観図である。

[図 17]図 17は、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段の設置方法を示す図である

[図 18]図 18は、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段の設置方向を示す図である

[図 19]図 19は、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段の設置方法を示す図である

[図 20]図 20は、ポンチに対する、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段の設置方法を示す図である。

[図 21]図 21は、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段の設置方法を示す図である

[図 22]図 22は、ひずみ量測定手段、ひずみ量制御手段の設置方向を示す図である

[図 23]図 23は、ひずみ量測定素子、ひずみ量制御手段、摩擦力演算手段を有するプレス成形装置の概略図である。

[図 24]図 24は、ひずみ量測定素子の取り付け位置付近の拡大図である。

[図 25]図 25は、金型ひずみの概念図である。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 本発明を実施するための最良の形態について、以下に図面を用いて詳細に説明する。

(第 1の実施形態）

図 1に、第 1の実施形態のプレス成形装置例の概略図を示す。プレス機ボルスター 1にポンチ 2が、成形荷重 ·速度調整手段 5によって駆動される上部スライド 6にダイ 7 力それぞれ取り付けられている。なお、図中の符号 10は、被加工材である薄板である。

[0022] 図 1では、被制御部材としてダイ 7が選定されており、その内部にひずみ量測定手段 8が設置されている。

[0023] 図 2に、図 1のひずみ量測定手段 8の設置場所付近を拡大したものを示す。ひずみ量測定手段 8の設置方法の一例としては、図 2Bの模式図に示すようにダイ 7に貫通しないきり穴をあけて雌ネジを切り、きり穴の底に図 2Cに示すひずみ量測定手段 8を入れ、プラグで軸力をかけて圧入する。図 2Aのように斜めに設置する場合等は、必要に応じ表面を均一にするように空隙を充填する方法がある。

[0024] ひずみ量測定手段 8は、そのひずみ量測定位置が金型表面力も ds [mm]となるように被制御部材の内部に設置される。 ds [mm]は 1〜500 [mm]の範囲であることが望ましい。

[0025] また、ひずみ量測定手段 8は、そのひずみ量測定方向が、ひずみ量測定位置を原点とする任意の直交座標系において、成分が（xs,ys,zs)となるベクトルで表されるように被制御部材の内部に設置される。ここで、 xs,ys,zsはそれぞれ— 1〜1の範囲であり、また、下記式（1)であらわされる。

[0026] [数 1]

^xs² + ys² - zs² «1 ■ ,■ ( i )

[0027] 図 1には、ひずみ量測定手段 8が被制御部材に 1つ設置されている場合が示されているが、ひずみ量測定手段 8は被制御部材に複数設置されていてもよい。図 3にひずみ量測定手段 8を複数設置した例を示す。図 3は、ひずみ量測定手段 8が被制御部材に 2つ設置されていること以外は図 2と同様である。

[0028] 図 4に、図 3のひずみ量測定手段 8の設置場所付近を拡大したものを示す。複数のひずみ量測定手段 8のひずみ量測定位置、ひずみ量測定方向は、それぞれ独立に決定することができる。

[0029] 図 1では被制御部材としてダイ 7が選定されている力被制御部材にはダイ 7、ボンチ 2の少なくとも何れか 1つが選定されていればよい。図 5に、被制御部材としてダイ 7 、ポンチ 2の両方が被制御部材として選定されてヽる場合を示す。

[0030] (第 2の実施形態）図 6に、第 2の実施形態のプレス成形装置例の概略図を示す。プレス機ボルスター 1にポンチ 2が、しわ押さえ荷重調整手段 3にしわ押さえ金型 4が、成形荷重 ·速度調整手段 5によって駆動される上部スライド 6にダイ 7が、それぞれ取り付けられている。

[0031] 図 6では、被制御部材としてダイ 7、ポンチ 2、しわ押さえ金型 4の 3つが選定されており、それぞれの内部にひずみ量測定手段 8が設置されている。なお、被制御部材にはダイ 7、ポンチ 2、しわ押さえ金型 4の少なくともいずれか 1つが選定されていればよい。

[0032] (第 3の実施形態）

図 7に、第 3の実施形態のプレス成形装置例の概略図を示す。図 6と同様に、プレス機ボルスター 1にポンチ 2が、しわ押さえ荷重調整手段 3にしわ押さえ金型 4が、成形荷重'速度調整手段 5によって駆動される上部スライド 6にダイ 7が、それぞれ取り付けられている。

[0033] 図 7では、被制御部材としてダイ 7、ポンチ 2、しわ押さえ金型 4の 3つが選定されており、それぞれの内部にひずみ量測定手段 8とひずみ量制御手段 9が設置されている。

[0034] 図 8に、図 7におけるひずみ量測定手段 8とひずみ量制御手段 9の設置状況詳細を示す。ひずみ量測定手段 8の設置方法は、図 2A〜2Cで説明したのと同様である。ひずみ量制御手段 9の設置方法についても、一例として、図 2A〜2Cで説明したのと同様に貫通しないきり穴をあけてプラグで圧入する方法がある。

[0035] ひずみ量制御手段 9は、そのひずみ量制御位置が金型表面力も da [mm]となるように被制御部材の内部に設置される。 da [mm]は 1〜500 [mm]の範囲であることが望ましい。

[0036] また、ひずみ量制御手段 9は、そのひずみ量制御方向が、ひずみ量制御位置を原点とする任意の直交座標系において、成分が（xa,ya,za)となるベクトルで表されるように被制御部材の内部に設置される。ここで、 xa,ya,zaはそれぞれ— 1〜1の範囲であり、また、下記式（2)であらわされる。

[0037] [数 2] [0038] ひずみ量測定手段 8によって測定されるひずみ量を、ひずみ量制御手段 9により制御したいとき、制御を所望するひずみ量測定位置と、ひずみ量制御手段 9のひずみ量制御位置の距離が L [mm]となるようひずみ量制御手段 9は設置される。 L[mm] は、 1〜： LOOO[mm]の範囲であることが望ましい。

[0039] 制御方法の例として、ひずみ量測定手段 8によって計測されたひずみ量が成形中において所定範囲となるように、ひずみ量制御手段 9による被制御部材の駆動量を制御する方法がある。具体例の 1つとして、成形中にひずみ量測定手段 8によって計測される圧縮ひずみ量が 110 εを越えた場合、ひずみ量制御手段 9によって圧縮ひずみ量を打ち消す方向のひずみを発生させ、ひずみ量測定手段 8によって計測される圧縮ひずみ量が 110 ε以下となるよう制御を行う。

[0040] (第 4の実施形態）

図 9に、第 4の実施形態のプレス成形装置の概略図を示す。ここでは、図 7に示したプレス成形装置と同様に設置されているひずみ量測定手段 8の出力が、摩擦力演算手段 11に入力される構成となっている。摩擦力演算手段 11は、ひずみ量測定手段 8で測定したひずみ量に基づ、て、被制御部材と被力卩ェ材の摺動時に生じる摩擦力を演算する。

[0041] 摩擦力演算手段 11について、図 10、図 11を用いて更に詳細に説明する。図 10では、ひずみ量測定手段 8は、ホルダー面からの距離 Ds = 10mm、ダイ縦壁からの距離 Ds = 15mmとなるようダイ 7の内部に設置されて!、る。

y

[0042] また、そのひずみ量測定方向は、ひずみ量測定位置を原点とし、成形品高さ方向を X、成形品幅方向を Y、成形品長手方向を Ζとする図中のような直交座標系において、成分が（xs,ys,zs) = (0,1,0)となるベクトルで表されるようにダイ 7の内部に設置されている。すなわち、ひずみ量測定手段 8は図中 Y方向の圧縮、引張ひずみの検出が可能である。 [0043] この状態で被力卩工材 10の成形を行うと、成形の進展にともない被力卩工材 10はダイ 7の肩 R部に巻き付き、ダイ 7の肩 R部に圧縮ひずみを発生させる。このダイ 7の肩部の圧縮ひずみはひずみ量測定手段 8により測定され、摩擦力演算手段 11に伝送される。

[0044] 摩擦力演算手段 11の機能について図 11を用いて説明する。図 11に示すように、ひずみ量測定手段 8からの出力は成形ストロークにより値が変化するので、ストローク位置 S1でのひずみ量を Strainl、ストローク位置 S2でのひずみ量を Strain2、…として抽出し、それらの値を換算式に代入することで、ダイ 7と被加工材 10との摺動時に発生する摩擦力を算出する。換算式は FEM解析を使用し、 FEM解析での摩擦係数設定値と、解析の結果金型に発生するひずみ量との相関を多項式近似して得る方法が好ましい。具体例の 1つとして、次式で概算を行う。

F = (3 X 10^_3) X Strain (s) X BHF

fnc

F ：摺動時に発生する摩擦力 [N]

fnc

Strain (s)：ストローク位置 S = dr + dp + でのひずみ量

(dr:ダイ肩 R、 dp :ポンチ肩 R、 t:被加工材板厚）

BHF:しわ押さえ荷重 [N]

[0045] (第 5の実施形態）

図 12に、第 5の実施形態のプレス成形装置の概略図を示す。ここでは、図 7に示したプレス成形装置と同様に設置されているひずみ量測定手段 8の出力が、摩擦力演算手段 11に入力され、摩擦力演算手段 11の出力である摩擦力が第一のスプリングノック量演算手段 12に伝送される構成となっている。摩擦力演算手段 11は、ひずみ量測定手段 8で測定したひずみ量に基づ、て、被制御部材と被加工材の摺動時に生じる摩擦力を演算するもので、第 4の実施形態と同様である。

[0046] 第一のスプリングバック量演算手段 12の機能についてであるが、摩擦力演算手段 11の出力である摩擦力を換算式に代入することで、プレス成形品のスプリングバック量を算出する。換算式は、プレス成形を複数回行い、摩擦力演算手段 11の出力と成形品形状との相関を調査し、多項式等を用いて近似することで得る方法が好ましい。具体例の 1つとして、次式で換算を行う。 Δ θ =0. 13F 4. 5

ρ fric

Δ θ ：成形品ポンチ肩角度スプリングバック量 [deg]

P

F ：摺動時に発生する摩擦力 [N]

fric

[0047] (第 6の実施形態）

図 13に、第 6の実施形態のプレス成形装置の概略図を示す。ここでは、図 7に示したプレス成形装置と同様に設置されているひずみ量測定手段 8の出力が、第二のスプリングバック量演算手段 13に伝送される構成となっている。第二のスプリングバック量演算手段 13は、ひずみ量測定手段 8で測定したひずみ量を換算式に代入することで、プレス成形品のスプリングバック量を算出する。換算式は、プレス成形を複数回行い、ひずみ量測定手段 8の出力と成形品形状との相関を調査し、多項式等を用いて近似することで得る方法が好ましい。具体例の 1つとして、次式で換算を行う。

Δ Θ =0. 15Strain(s) -4. 5

P

Δ Θ ：成形品ポンチ肩角度スプリングバック量 [deg]

p

Strain (s)：ストローク位置 S = dr + dp + でのひずみ量

(dr:ダイ肩 R、 dp :ポンチ肩 R、 t:被加工材板厚）

[0048] ひずみ量測定手段 8としては、圧電素子センサ、または、歪みゲージを用いれば、ひずみ量を容易に測定することが可能である。また、ひずみ量制御手段 9としては、圧電素子ァクチユエータを用いれば、ひずみ量を容易に制御することが可能である。

[0049] (第 9の実施形態）

第 9の実施形態として、ひずみ量測定手段 8によって計測されたひずみ量が成形中にお、て所定範囲となるように、ひずみ量制御手段 9による被制御部材の駆動量を制御する方法にっ、て、図 14に示すフローチャートを用いて説明する。

[0050] まず、ステップ S 101においてプレス機に被力卩ェ材をセットし、成形を開始する。このとき i= lである。次に、ステップ S 102において、プレス機ストローク S [mm]を δ S [mm]だけ進め、 S [mm]とする。例えば i= lのとき、 S =S + δ Sとなり、 S =0 i i 1 0 1 0 であることから、 S = δ Sとなる。 δ S [mm]は加工前に決定しておく。

[0051] そして、ステップ S103において、ストローク S [mm]での金型ひずみ量 δ u [mm] を、ひずみ量測定手段 8により測定する。ステップ S104において、ステップ S103で測定した金型ひずみ量 δ u [mm]と、金型ひずみ量目標値 δ ut [mm]を比較する。 δ ut [mm]は加工前に決定しておく。

[0052] δ u = δ utであれば、ステップ S 105に進み制御を行わずに、ステップ S 107へ進む。もし、 δ u≠ δ utであれば、ステップ S106に進み、ひずみ量制御手段 9を用いて、金型ひずみ量と金型ひずみ量目標値の差 δ u— δ utに応じて、金型ひずみ制御量 δ uc [mm]を増減する。

i+ 1

[0053] ステップ S107において、ストローク S [mm]と成形完了ストローク S [mm]を比較

i end

する。もし S = S であれば成形完了である。ステップ S 107において、もし S≠S

end end であれば、ステップ S 108に進み iを 1つ増やして、ステップ S102に戻る。

[0054] 本プレス成形方法の実施により、各種成形条件が変化した場合でも金型ひずみ量 δ u [mm]が常に金型ひずみ量目標値 δ ut [mm]と一致するように制御することができるので、金型ひずみ量 δ u [mm]が成形毎に異なることに起因する成形品品質ノラツキを低減させることが出来る。

[0055] (実施例 1)

本発明の実施例 1として図 7に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。表 1に用いた鋼板の特性を示す。板厚 1. Omm、ヤング率 270MPaクラスの普通鋼を使用した。

[0056] [表 1]

[0057] 成形部材 1を図 15、成形部材 2を図 16に示す。成形部材 1は、図 15に示すように、ポンチ底面が曲率半径 1500mm (1500R)を有し、ポンチ肩は R5mmであり、 600 mm X 600mm X成开高さ 30mmの角筒部材である。

[0058] 成形部材 2は、図 16に示すように、ポンチ底面が曲率半径 1500mm (1500R)、ポンチ底面に曲率半径 20mm (20R)の凹形状を有し、ポンチ肩 R5mm、 600mm X 6

00mm X成开高さ 30mmの角筒部材である。 [0059] 本成形では、被制御部材としてしわ押さえ金型 4を選定した。図 17に、本成形に用いたしわ押さえ金型 4を示す。図 17に示すように、ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9ともに 8つずつ設置した。ひずみ量測定手段 8は、図 2A〜2Cにあるような、金型に貫通しな、きり穴をあけて雌ネジを切り、きり穴の底にひずみ量測定手段 8を入れ、プラグで軸力をかけて圧入する方法を用いて、そのひずみ量測定位置が金型表面から ds = 30mmとなるように金型内部に設置した。

[0060] また、ひずみ量制御手段 9も、図 2A〜2Cにあるような、金型に貫通しないきり穴をあけて雌ネジを切り、きり穴の底にひずみ量制御手段 9を入れ、プラグで軸力をかけて圧入する方法を用いて、そのひずみ量制御位置が金型表面から da = 30mmとなるように設置した。また、ひずみ量制御手段 9は、ひずみ量測定位置とひずみ量制御位置の距離が L = 30mmとなるように設置した。

[0061] 図 18に、ひずみ量測定手段 8とひずみ量制御手段 9の設置方向について示す。まず、設置方向を定義するために、図に示すような XYZ直交座標系を定義した。ここで、 Xは成形品長手方向、 Yは成形品幅方向、 Zは成形品高さ方向である。

[0062] 8つのひずみ量測定手段 8は全て、そのひずみ量測定方向が、ひずみ量測定位置を原点とする上述の直交座標系において、成分が (Χ,Υ,Ζ) = (0,0, 1)となるベクトルで表されるように設置した。本成形では、ひずみ量測定手段 8として、ひずみ量測定方向の圧縮及び引張ひずみを検出可能な圧電素子センサを使用した。これにより、ひずみ量測定手段 8は、 Ζ軸方向の圧縮及び引張ひずみの検出が可能である。

[0063] 8つのひずみ量制御手段 9は全て、そのひずみ量制御方向が、ひずみ量制御位置を原点とする上述の直交座標系において、成分が (Χ,Υ,Ζ) = (0,0, 1)となるベクトルで表されるように設置した。

[0064] 本成形では、ひずみ量制御手段 9として、ひずみ量制御方向の圧縮及び引張ひずみを制御可能な圧電素子ァクチユエータを使用した。これにより、ひずみ量制御手段 9は、 Ζ軸方向の圧縮及び引張ひずみの制御が可能である。

[0065] 本成形では、すべての iに対して、 δ S = l[mm]とした。すなわち計測 ·制御ループはストローク lmmごとに繰返し実行した。本成形では、すべての iに対して、金型ひずみ量目標値 δ ut =0[mm]とした。また、図 9に示すフローチャートのステップ S106 の式は、

δ uc = 6 uc +f ( 6 u— 6 ut ) = 6 uc— ( 6 u— 6 ut )とした。

i+l i i i i i i

した力つて、金型たわみ ff¾御量 δ uc [mm] ίま、 δ uc = δ uc— ( δ u— δ ut ) i+l i+l i i i

= δ uc - δ により決定した。

[0066] すなわち、本成形では、ひずみ量測定手段 8によって検出された金型ひずみ量 δ u [mm]を 0に近づけるように、ひずみ量制御手段 9が制御を行った。

[0067] また、比較例 1として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例

1のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 1と同一条件とした。

[0068] 表 2に本発明の実施例 1と比較例 1における面精度 *形状凍結性の比較を示す。まず、成形部材 1と成形部材 2、 2つの成形品の底面を 3次元形状測定器で計測し、図

15または図 16の弧 1、弧 2に沿って成形曲率 (k= lZR)を算出した。ここで Rは曲率半径である。

[0069] 次に、測定した成形曲率 kと、金型の成形曲率 k との差の最大値 A kを計算した

design

。もし成形品が金型と同じ成形曲率分布を有していれば (k=k )、 A k= 0となる。

design

この Δ kを面精度 ·形状凍結性の指標とした。

[0070] [表 2]

[0071] 表 2に示されるとおり、面精度，形状凍結性について、成形部材 1、成形部材 2ともに本発明の実施例 1の方が良好な結果が得られた。本発明の実施により、プレス成形品の面ひずみ低減 ·形状凍結性改善が達成されたものと考えられる。

[0072] (実施例 2)

本発明の実施例 2として図 7に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。本発明による成形限界向上効果について検討するため、実施例 1における、成形部材 1、及び、成形部材 2の成形高さ 30mmを変化させて成形を行った。成形高さ以外の条件は実施例 1と同一とした。

[0073] また、比較例 2として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例 2のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 2と同一条件とした。

[0074] 表 3に本発明の実施例 2と比較例 2における成形限界の比較を示す。 n数 30で成形を行い、 9割以上が破断無く成形できた場合を〇、 5割以上 9割未満が破断無く成形できた場合を△、 5割未満しか破断なく成形できな力た場合を Xとした。

[0075] [表 3]

[0076] 表 3に示されるとおり、成形限界について、成形部材 1、成形部材 2ともに本発明の実施例 2の方が良好な結果が得られた。本発明の実施により、プレス成形品の成形限界向上が達成されたものと考えられる。

[0077] (実施例 3)

本発明の実施例 3として図 7に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。本発明による成形品品質バラツキ低減効果について検討するため、実施例 1における、成形部材 1、及び、成形部材 2を量産した。生産量は角筒部材、ハット断面部材それぞれ 1日 100枚 X 30日で通算 3000枚である。制作期間は 6ヶ月間であった。各種成形条件は実施例 1と同一とした。

[0078] また、比較例 3として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例 3のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 3と同一条件とした。 [0079] 表 4に本発明の実施例 3と比較例 3における成形品品質バラツキの比較を示す。成形部材の成形品品質バラツキの評価指標として、以下の 2つを用いた。

( 1 )割れ'しわ発生率 =割れ'しわ発生個数 Z通算生産枚数

(2) Akバラツキ = Akの標準偏差 Z Ak平均値

Akバラツキの算出は、割れしわ無く成形できた部材を対象に行った。

[0080] [表 4]

[0081] 表 4に示されるように、成形部材 1、成形部材 2ともに、本発明の実施例 3の方が良好な結果が得られた。本発明の実施例 3では、各種成形条件が変化した場合でも金型ひずみ量 δ u [mm]が常に金型ひずみ量目標値 δ ut [mm]と一致するように制御を行ったため、成形品品質バラツキが低減したものと考えられる。

[0082] (実施例 4)

本発明の実施例 4として図 7に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。使用した鋼板の特性は表 1と同一である。また、成形部材は、図 15に示す成形部材 1と、図 16に示す成形部材 2の 2つである。

[0083] 本成形では、被制御部材として、ポンチ 2、しわ押さえ金型 4、ダイ 7を選定した。図 19に、本成形に用いたポンチ 2としわ押さえ金型 4を示す。図に示すように、しわ押さえ金型 4には、ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9ともに 8つずつ設置した。また、ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9の設置方法は、図 2A〜図 2Cと同様、金型に貫通しないきり穴をあけて雌ネジを切り、きり穴の底にひずみ量測定手段 8を入れ、プラグで軸力をかけて圧入する方法を用いた。

[0084] ひずみ量測定手段 8は、そのひずみ量測定位置がしわ押さえ金型 4の表面力 ds = 30mmとなるように設置した。また、ひずみ量制御手段 9は、そのひずみ量制御位置がしわ押さえ金型 4の表面力も da= 30mmとなるように設置した。また、ひずみ量制御手段 9は、ひずみ量測定位置とひずみ量制御位置の距離が L = 30mmとなるように設置した。

[0085] また、ポンチ 2には、ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9ともに 1つずつ設置した。ポンチ 2への、ひずみ量測定手段 8とひずみ量制御手段 9の設置方法について、図 20に示す。

[0086] ひずみ量測定手段 8は、そのひずみ量測定位置がポンチ 2の表面から ds= 15mm となるように設置した。また、ひずみ量制御手段 9は、そのひずみ量制御位置がボンチ 2の表面力も da = 15mmとなるように設置した。また、ひずみ量制御手段 9は、ひずみ量測定位置とひずみ量制御位置の距離が L= 15mmとなるように設置した。

[0087] 図 21に、本成形に用いたダイ 7を示す。図に示すように、ダイ 7には、ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9ともに 8つずつ設置した。また、ひずみ量測定手段 8 、ひずみ量制御手段 9の設置方法は、図 2と同様、金型に貫通しないきり穴をあけて雌ネジを切り、きり穴の底にひずみ量測定手段 8を入れ、プラグで軸力をかけて圧入する方法を用いた。

[0088] ひずみ量測定手段 8は、そのひずみ量測定位置がダイ 7の表面から ds = 30mmとなるように設置した。また、ひずみ量制御手段 9は、そのひずみ量制御位置がダイ 7 の表面力 da = 30mmとなるように設置した。また、ひずみ量制御手段 9は、ひずみ量測定位置とひずみ量制御位置の距離が L= 30mmとなるように設置した。

[0089] 図 22に、ひずみ量測定手段 8とひずみ量制御手段 9の設置方向にっ、て示す。まず、設置方向を定義するために、図に示すような XYZ直交座標系を定義した。ここで、 Xは成形品長手方向、 Yは成形品幅方向、 Zは成形品高さ方向である。

[0090] しわ押さえ金型 4、ダイ 7においては、 8つのひずみ量測定手段 8は全て、そのひずみ量測定方向が、ひずみ量測定位置を原点とする上述の直交座標系において、成分が（Χ,Υ,Ζ) = (0,0,1)となるベクトルで表されるように設置した。本成形では、ひずみ量測定手段 8として、ひずみ量測定方向の圧縮及び引張ひずみを検出可能な圧電素子センサを使用した。これにより、ひずみ量測定手段 8は、 Ζ軸方向の圧縮及び引張ひずみの検出が可能である。

[0091] しわ押さえ金型 4、ダイ 7においては、 8つのひずみ量制御手段 9は全て、そのひずみ量制御方向が、ひずみ量制御位置を原点とする上述の直交座標系において、成分が（Χ,Υ,Ζ) = (0,0, 1)となるベクトルで表されるように設置した。本成形では、ひずみ量制御手段 9として、ひずみ量制御方向の圧縮及び引張ひずみを制御可能な圧電素子ァクチユエータを使用した。これにより、ひずみ量制御手段 9は、 Ζ軸方向の圧縮及び引張ひずみの制御が可能である。

[0092] ポンチ 2においては、ひずみ量測定手段 8は、そのひずみ量測定方向が、ひずみ量測定位置を原点とする上述の直交座標系において、成分が (Χ,Υ,Ζ) = (0,0, 1)となるベクトルで表されるように設置した。本成形では、ひずみ量測定手段 8として、ひずみ量測定方向の圧縮及び引張ひずみを検出可能な圧電素子センサを使用した。

[0093] ポンチ 2においては、ひずみ量制御手段 9は、そのひずみ量制御方向が、ひずみ量制御位置を原点とする上述の直交座標系において、成分が (Χ,Υ,Ζ) = (0, 1/ " 2, 1/^2)となるベクトルで表されるように設置した。本成形では、ひずみ量制御手段 9として、ひずみ量制御方向の圧縮及び引張ひずみを制御可能な圧電素子ァクチユエータを使用した。

[0094] 本成形では、すべての iに対して、 δ S = 1 [mm]とした。すなわち計測 ·制御ループはストローク lmmごとに繰返し実行した。本成形では、すべての iに対して、金型ひずみ量目標値 δ ut = 0 [mm]とした。また、図 8に示すフローチャートのステップ S 10 6の式は、

0 uc = 6 uc +i (, 6 u— 6 ut ) = o uc— ( o u— 6 ut )とし 7こ。

i+l i i i i i i

した力つて、金型たわみ ff¾御量 δ uc [mm] ίま、 δ uc = δ uc— ( δ u— δ ut )

i+l i+l i i i

= δ uc - δ により決定した。

[0095] すなわち、本成形では、ひずみ量測定手段 8によって検出された金型ひずみ量 δ u [mm]を 0に近づけるように、ひずみ量制御手段 9が制御を行った。

[0096] また、比較例 4として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例

4のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 4と同一条件とした。 [0097] 表 5に本発明の実施例 4と比較例 4における面精度'形状凍結性の比較を示す。まず、成形部材 1と成形部材 2、 2つの成形品の底面を 3次元形状測定器で計測し、図 15または図 16の弧 1、弧 2に沿って成形曲率 (k= lZR)を算出した。ここで Rは曲率半径である。

[0098] 次に、測定した成形曲率 kと、金型の成形曲率 k との差の最大値 Akを計算した design

。もし成形品が金型と同じ成形曲率分布を有していれば (k=k )、 Ak=0となる。

design

この Δ kを面精度 ·形状凍結性の指標とした。

[0099] [表 5]

[0100] 表 5に示されるとおり、面精度，形状凍結性について、成形部材 1、成形部材 2ともに本発明の実施例 4の方が良好な結果が得られた。本発明の実施により、プレス成形品の面ひずみ低減 ·形状凍結性改善が達成されたものと考えられる。

[0101] (実施例 5)

本発明の実施例 5として図 7に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。本発明による成形限界向上効果について検討するため、実施例 4における、成形部材 1、及び、成形部材 2の成形高さ 30mmを変化させて成形を行った。成形高さ以外の条件は実施例 4と同一とした。

[0102] また、比較例 5として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例 5のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 5と同一条件とした。

[0103] 表 6に本発明の実施例 5と比較例 5における成形限界の比較を示す。 n数 30で成形を行い、 9割以上が破断無く成形できた場合を〇、 5割以上 9割未満が破断無く成形できた場合を△、 5割未満しか破断なく成形できな力た場合を Xとした。 [0104] [表 6]

[0105] 表 6に示されるとおり、成形限界について、成形部材 1、成形部材 2ともに本発明の実施例 5

の方が良好な結果が得られた。本発明の実施により、プレス成形品の成形限界向上が達成されたものと考えられる。

[0106] (実施例 6)

本発明の実施例 6として図 7に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。本発明による成形品品質バラツキ低減効果について検討するため、実施例 4における、成形部材 1、及び、成形部材 2を量産した。生産量は角筒部材、ハット断面部材それぞれ 1日 100枚 X 30日で通算 3000枚である。制作期間は 6ヶ月間であった。各種成形条件は実施例 4と同一とした。

[0107] また、比較例 6として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例 6のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 6と同一条件とした。

[0108] 表 7に本発明の実施例 6と比較例 6における成形品品質バラツキの比較を示す。成形部材の成形品品質バラツキの評価指標として、以下の 2つを用いた。

( 1 )割れ'しわ発生率 =割れ'しわ発生個数 Z通算生産枚数

(2) A kバラツキ = A kの標準偏差 Z A k平均値

A kバラツキの算出は、割れしわ無く成形できた部材を対象に行った。

[0109] [表 7] 割れ · しわ発生率 △ kバラツキ（弧 1 ) A kバラツキ（弧 2 ) 成形部材 1 0.1 % 1.2% 1.1% 実施例 6

成形部材 2 0.9% 3.3% 4.0% 成形部材 1 7.9% 17.5% 17.2% 比較例 6

成形部材 2 15.5% 23.1% 19.4%

[0110] 表 7に示すように、成形部材 1、成形部材 2ともに、本発明の実施例 6の方が良好な結果が得られた。本発明の実施例 6では、各種成形条件が変化した場合でも金型ひずみ量 δ u [mm]が常に金型ひずみ量目標値 δ ut [mm]と一致するように制御を行ったため、成形品品質バラツキが低減したものと考えられる。

[0111] (実施例 7)

本発明の実施例 7として図 9に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。使用した鋼板の特性は表 1に示すとおりである。また、成形品は図 15に示す成形部材 1を成形した。ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9の設置方法については実施例 1と同一である。

[0112] 摩擦力演算手段 11は、以下の演算式に基づいて摩擦力を算出した。

F = (3 X 10^_3) X Strain (s) X BHF

fnc

F ：摺動時に発生する摩擦力 [N]

fnc

Strain (s)：ストローク位置 S = dr+dp +tにおいて、 8つのひずみ量測定手段から出力されるひずみ量の平均値 (dr :ダイ肩 R、 dp :ポンチ肩 R、 t :被加工材板厚）

BHF :しわ押さえ荷重 [N]

[0113] 本発明の実施例 7では、摩擦力演算手段 11の出力が lOOkN以下のときは、ひずみ量制御手段 9により 50 εのひずみを発生させ、摩擦力演算手段 11の出力が 10 OkN以上のときは、ひずみ量制御手段 9により 20 εのひずみを発生させる制御を行った。

[0114] また、比較例 7として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例 7のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 7と同一条件とした。

[0115] 表 8に本発明の実施例 7と比較例 7における面精度 *形状凍結性の比較を示す。成形品の評価方法は実施例 1と同一である。

[0116] [表 8]

[0117] 表 8に示されるとおり、面精度 ·形状凍結性について、本発明の実施例 7の方が良好な結果が得られた。本発明の実施により、プレス成形品の面ひずみ低減'形状凍結性改善が達成されたものと考えられる。

[0118] (実施例 8)

本発明の実施例 8として図 12に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。使用した鋼板の特性は表 1に示すとおりである。また、成形品は図 15に示す成形部材 1を成形した。ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9の設置方法については実施例 1と同一である。

[0119] 摩擦力演算手段 11は、以下の演算式に基づいて摩擦力を算出した。

F = (3 X 10^_3) X Strain (s) X BHF

fnc

F ：摺動時に発生する摩擦力 [N]

fnc

Strain (s)：ストローク位置 S = dr+dp+tにおいて、 8つのひずみ量測定手段から出力されるひずみ量の平均値 (dr:ダイ肩 R、 dp :ポンチ肩 R、 t:被加工材板厚） BHF:しわ押さえ荷重 [N]

[0120] また、第一のスプリングバック量演算手段 12は、以下の演算式に基づいてスプリングバック量を算出した。

Δ Θ =0. 13F 4. 5

P fric

Δ Θ ：成形品ポンチ肩角度スプリングバック量 [deg]

P

F ：摺動時に発生する摩擦力 [N]

fnc

[0121] 本発明の実施例 8では、第一のスプリングバック量演算手段 12の出力が 8. 5度以下のときは、ひずみ量制御手段 9により 50 εのひずみを発生させ、第一のスプリングバック量演算手段 12の出力が 8. 5度以上のときは、ひずみ量制御手段 9により 20 μ εのひずみを発生させる制御を行った。

[0122] また、比較例 8として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例 8のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 8と同一条件とした。

[0123] 表 9に本発明の実施例 8と比較例 8における面精度 *形状凍結性の比較を示す。成形品の評価方法は実施例 1と同一である。

[0124] [表 9]

[0125] 表 9に示されるとおり、面精度 ·形状凍結性について、本発明の実施例 8の方が良好な結果が得られた。本発明の実施により、プレス成形品の面ひずみ低減'形状凍結性改善が達成されたものと考えられる。

[0126] (実施例 9)

本発明の実施例 9として図 13に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。使用した鋼板の特性は表 1に示すとおりである。また、成形品は図 15に示す成形部材 1を成形した。ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9の設置方法については実施例 1と同一である。

[0127] 第二のスプリングバック量演算手段 13は、以下の演算式に基づいてスプリングバック量を算出した。

Δ Θ =0. 15Strain (s) -4. 5

P

Δ Θ ：成形品ポンチ肩角度スプリングバック量 [deg]

p

Strain (s) :ストローク位置3 = (^+(1 +1;でのひずみ量（(11：:ダィ肩1^、 dp :ポンチ肩 R、t :被力卩工材板厚） [0128] 本発明の実施例 9では、第二のスプリングバック量演算手段 13の出力が 8. 5度以下のときは、ひずみ量制御手段 9により 50 εのひずみを発生させ、第二のスプリングバック量演算手段 13の出力が 8. 5度以上のときは、ひずみ量制御手段 9により 20 μ εのひずみを発生させる制御を行った。

[0129] また、比較例 9として、本発明のプレス成形装置を使用しない成形も行った。比較例 9のために使用したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8及びひずみ量制御手段 9を利用しないこと以外は実施例 9と同一条件とした。

[0130] 表 10に本発明の実施例 9と比較例 9における面精度 ·形状凍結性の比較を示す。

成形品の評価方法は実施例 1と同一である。

[0131] [表 10]

[0132] 表 10に示されるとおり、面精度 ·形状凍結性について、本発明の実施例 9の方が良好な結果が得られた。本発明の実施により、プレス成形品の面ひずみ低減'形状凍結性改善が達成されたものと考えられる。

[0133] (実施例 10)

本発明の実施例 10として図 9に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。使用した鋼板の特性は表 1に示すとおりである。また、成形品は図 15に示す成形部材 1を成形した。ひずみ量測定手段 8、ひずみ量制御手段 9の設置方法については実施例 1と同一である。摩擦力演算手段 11による摩擦力算出方法は、実施例 7で用いた方法と同一である。また、本発明の実施例 10では、ひずみ量制御手段 9を用いた被制御部材のひずみ量制御は実施しな力つた。

[0134] また、比較例 10として、図 23に示すようなプレス成形装置も試作した。図 23では、ひずみ量測定手段 8の代替として、ひずみ量測定素子 20を挟み込むようにして平板 21としわ押さえ金型 4、または平板 21とダイ 7、または平板 21とポンチ 2とを締結ボルト 22により締結した。この状態でプレス成形を行い、鋼板と前記平板の摺動によるひずみ量測定素子 20のせん断ひずみを測定することで、摩擦力を算出した。図 23における、ひずみ量測定素子 20の取り付け位置付近の拡大図を図 24に示す。

[0135] 比較例 10における摩擦力算出には、以下の演算式を用いた。

F = (9 X 10^_3) X Strain (s) X BHF

fnc

F ：摺動時に発生する摩擦力 [N]

fnc

Strain (s)：ストローク位置 S = dr+dp+tにおいて、 8つのひずみ量測定素子から出力されるひずみ量の平均値 (dr:ダイ肩 R、 dp :ポンチ肩 R、 t:被加工材板厚） BHF:しわ押さえ荷重 [N]

[0136] 比較例 10のために使用した図 23に示したプレス成形装置における成形条件は、本発明のひずみ量測定手段 8の代替として前述したような構成が設置されていること以外は、実施例 10と同一条件とした。

[0137] プレス成形の際には、プレス油として、高粘度油（200

cSt)、一般的プレス油（20 cSt)、低粘度油（5 cSt)の 3種類を用いて、意図的に摺動時の摩擦係数を変化させた。

[0138] 表 11に本発明の実施例 10と比較例 10における、摩擦係数演算結果の比較を示す。

[0139] [表 11]

[0140] 表 11の結果より、低粘度油と一般的プレス油を用いた場合、本発明の実施例 10と比較例 10とでは大きな差は見られな力つた。この場合、本発明の実施例 10と比較例 10のどちらも潤滑油の違いによる摩擦係数変化を測定可能であることがわかる。

[0141] しかし、高粘度油を用いた場合に本発明の実施例 10と比較例 10とでは大きな差がみられた。 [0142] 本発明の実施例 10では高粘度油と一般的プレス油の潤滑油の差異による摩擦係数変化を測定することが可能であるのに対して、比較例 10では摩擦係数変化を測定することができな力つた。

[0143] 比較例 10では、ひずみ量測定手段 8の代替として、ひずみ量測定素子 20を挟み込むようにして平板 21としわ押さえ金型 4、または平板 21とダイ 7、または平板 21とポンチ 2とを締結ボルト 22により締結した。し力し、締結ボルト 22にはせん断方向にガタがある。ひずみ量測定素子 20のせん断ひずみ測定によって微小な荷重域の摩擦力を測定する場合、この締結ボルト 22のせん断方向ガタの影響が深刻であり、測定は困難である。

[0144] 比較例 10のような、しわ押さえ金型 4やダイ 7の外部に何らかの構造物を設置して摩擦力を測定する方法は、しわ押さえ金型 4やダイ 7の金型ひずみを直接測定するものではない。また、比較例 10のように、締結ボルト 22のガタなどの影響によってしわ押さえ金型 4やダイ 7の金型ひずみと同等な測定結果を得られない場合もある。

[0145] 対して、本発明の実施例 10では、ひずみ量測定手段 8設置の際に、軸力をかけて圧入してあることにより、比較例 10のようにガタが問題となることはなぐしわ押さえ金型 4やダイ 7の金型ひずみを直接測定することが可能である。つまり、比較例 10のように、締結ボルト 22のガタなどの影響によってしわ押さえ金型 4やダイ 7の金型ひずみと同等な測定結果を得られな、、 t 、つた状況は発生しな！、。

[0146] 以上より、本発明の実施によって、高精度な摩擦係数の測定が可能であると考えられる。

産業上の利用可能性

[0147] 以上のように本発明によれば、プレス加工時の金型ひずみを制御することが可能な、高精度かつ応用性の高!ヽプレス成形装置及びプレス成形方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲

[1] ポンチと、前記ポンチに対して相対移動するダイと、前記ポンチ及び前記ダイのうち少なくとも、ずれか一つを被制御部材としたときに、前記被制御部材の内部に設けられ、プレス成形に応じて生じる前記該被制御部材のひずみ量を測定するひずみ量測定手段とを有することを特徴とするプレス成形装置。

[2] ポンチと、前記ポンチに対して相対移動するダイと、被力卩工材に対してしわ押さえ荷重を付与するしわ押さえ金型と、前記ボンチ、前記ダイ及び前記しわ押さえ金型のうち少なくとも、ずれか一つを被制御部材としたときに、前記被制御部材の内部に設けられ、プレス成形に応じて生じる前記被制御部材のひずみ量を測定するひずみ量測定手段を有することを特徴とするプレス成形装置。

[3] 前記被制御部材に設けられ、プレス成形に応じて生じる前記被制御部材のひずみ量を制御するひずみ量制御手段を有することを特徴とする請求項 1又は 2に記載のプレス成形装置。

[4] 前記ひずみ量制御手段は、前記ひずみ量測定手段によって計測されたひずみ量が成形中にぉ、て所定範囲となるように、前記被制御部材の駆動量を制御することを特徴とする請求項 3に記載のプレス成形装置。

[5] 前記ひずみ量測定手段で測定したひずみ量に基づ!、て、前記被制御部材と前記被加工材の摺動時に生じる摩擦力を計算する摩擦力演算手段を有することを特徴とする請求項 1〜4のいずれ力 1項に記載のプレス成形装置。

[6] 前記摩擦力演算手段より算出した摩擦力に基づいて、成形品形状のスプリングバック量を計算する第一のスプリングバック量演算手段を有することを特徴とする請求項 5に記載のプレス成形装置。

[7] 前記ひずみ量測定手段で測定したひずみ量に基づいて、成形品形状のスプリングノック量を計算する第二のスプリングバック量演算手段を有することを特徴とする請求項 1〜4のいずれか 1項に記載のプレス成形装置。

[8] 前記ひずみ量測定手段が、圧電素子センサであることを特徴とする請求項 1〜7の

V、ずれか 1項に記載のプレス成形装置。

[9] 前記ひずみ量制御手段が、圧電素子ァクチユエータであることを特徴とする請求項 3又は 4に記載のプレス成形装置。

請求項 3に記載のプレス成形装置を用いたプレス成形方法であって、前記ひずみ量測定手段によって計測されたひずみ量が成形中にぉ、て所定範となるように、前記ひずみ量制御手段による前記被制御部材の駆動量を制御するとを特徴とするプレス成形方法。